
硅橡膠是指主(zhu)鏈由硅(gui)(gui)和氧(yang)原子交(jiao)替構成(cheng),硅(gui)(gui)原子上(shang)通常連有兩(liang)個(ge)有機基(ji)(ji)團的橡(xiang)膠(jiao)。普通的硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)主(zhu)要由含甲基(ji)(ji)和少(shao)量乙烯基(ji)(ji)的硅(gui)(gui)氧(yang)鏈節組成(cheng)。苯基(ji)(ji)的引(yin)入(ru)可(ke)(ke)提高硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的耐高、低(di)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)能,三氟丙基(ji)(ji)及氰基(ji)(ji)的引(yin)入(ru)則(ze)可(ke)(ke)提高硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的耐溫(wen)(wen)及耐油性(xing)(xing)能。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)耐低(di)溫(wen)(wen)性(xing)(xing)能良好,一般在-55℃下仍能工作(zuo)(zuo)。引(yin)入(ru)苯基(ji)(ji)后,可(ke)(ke)達-73℃。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的耐熱(re)性(xing)(xing)能也(ye)(ye)很突出,在180℃下可(ke)(ke)長(chang)期(qi)工作(zuo)(zuo),稍高于200℃也(ye)(ye)能承受數周或更(geng)長(chang)時(shi)間(jian)仍有彈性(xing)(xing),瞬(shun)時(shi)可(ke)(ke)耐300℃以上(shang)的高溫(wen)(wen)。硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的透(tou)氣(qi)性(xing)(xing)好,氧(yang)氣(qi)透(tou)過(guo)率在合成(cheng)聚合物中是較高的。此外(wai),硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)還具有生理惰性(xing)(xing)、不會導致凝血的突出特性(xing)(xing),因此在醫用(yong)領域應用(yong)廣泛。
主要品種
硅橡膠分類的方法(fa)很多,通常按(an)固(gu)化
前的形態分(fen)(fen)為(wei)固體(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)和液體(ti)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao);按(an)(an)硫化(hua)(hua)溫(wen)度(du)分(fen)(fen)為(wei)室溫(wen)硫化(hua)(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),高(gao)(gao)溫(wen)硫化(hua)(hua)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao);按(an)(an)所用單體(ti)的不同,可分(fen)(fen)為(wei)甲(jia)基(ji)乙(yi)烯基(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),甲(jia)基(ji)苯基(ji)乙(yi)烯基(ji)硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)、氟硅(gui)(gui),腈硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)等;按(an)(an)性能(neng)和用途的不同又可分(fen)(fen)為(wei)通用型、超耐(nai)低溫(wen)型、超耐(nai)高(gao)(gao)溫(wen)型、高(gao)(gao)強力(li)型、耐(nai)油(you)型、醫用型等等。
發展(zhan)史
硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)早期是由美(mei)國(guo)(guo)以三氯化(hua)(hua)鐵(tie)為(wei)催(cui)化(hua)(hua)劑合成(cheng)的(de)(de)(de)。1945年(nian),硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)產品問世。1948年(nian),采用(yong)高(gao)比(bi)表面積的(de)(de)(de)氣相法白炭黑(hei)補強的(de)(de)(de)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)研制成(cheng)功,使硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)性能(neng)躍(yue)升到實用(yong)階段,奠(dian)定(ding)了現代硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)生產技(ji)術(shu)的(de)(de)(de)基礎。從(cong)二甲基二氯硅(gui)烷(wan)合成(cheng)開(kai)始生產硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)國(guo)(guo)家(jia)有美(mei)國(guo)(guo)。俄羅斯、德國(guo)(guo)、日本(ben)、韓國(guo)(guo)和(he)中(zhong)國(guo)(guo)等(deng)。中(zhong)國(guo)(guo)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)工業化(hua)(hua)研究始于1957年(nian),多家(jia)研究所和(he)企業陸續開(kai)發(fa)出各種(zhong)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)。到2003年(nian)底(di),中(zhong)國(guo)(guo)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)生產能(neng)力為(wei)135千噸(dun),其中(zhong)高(gao)溫(wen)膠(jiao)100千噸(dun)。
高溫硫化硅(gui)橡膠
高(gao)(gao)溫硫(liu)化(hua)(hua)(hua)硅橡膠(jiao)(jiao)是(shi)指聚(ju)硅氧烷變成彈性體的(de)過程是(shi)經(jing)過高(gao)(gao)溫(110-170℃)硫(liu)化(hua)(hua)(hua)成型的(de)。它主要以高(gao)(gao)分子(zi)量的(de)聚(ju)甲基(ji)乙(yi)烯基(ji)硅氧烷為生膠(jiao)(jiao),混入(ru)補(bu)強填料(liao)、硫(liu)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)等,在加(jia)(jia)熱加(jia)(jia)壓下硫(liu)化(hua)(hua)(hua)成彈性體。硅橡膠(jiao)(jiao)的(de)補(bu)強主要是(shi)各(ge)種(zhong)類型的(de)白炭黑,可使硫(liu)化(hua)(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)的(de)強度增(zeng)加(jia)(jia)數十倍。有(you)時為了降低成本或改善(shan)膠(jiao)(jiao)料(liao)性能及賦予硫(liu)化(hua)(hua)(hua)膠(jiao)(jiao)各(ge)種(zhong)特殊的(de)性能,也加(jia)(jia)入(ru)相(xiang)應的(de)各(ge)種(zhong)添加(jia)(jia)劑(ji)。硫(liu)化(hua)(hua)(hua)劑(ji)是(shi)各(ge)種(zhong)有(you)機過氧化(hua)(hua)(hua)物(wu)或加(jia)(jia)成反應催化(hua)(hua)(hua)劑(ji)。
加工成型方法如(ru)圖所示。一次硫化(hua)(hua)(hua)的(de)(de)目的(de)(de)是(shi)進行高分子鏈的(de)(de)交(jiao)聯(lian)反應(ying);二次硫化(hua)(hua)(hua)的(de)(de)目的(de)(de)是(shi)進行補充(chong)交(jiao)聯(lian)、驅(qu)除硫化(hua)(hua)(hua)劑分解產物(wu)和其他揮發(fa)性化(hua)(hua)(hua)合物(wu)以穩定(ding)硫化(hua)(hua)(hua)膠的(de)(de)各項性能。常用的(de)(de)設備有開(kai)放式煉(lian)膠機(ji)、捏合機(ji)及真空密煉(lian)機(ji)。
主要性能
(1)高溫性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠顯著的(de)(de)特征是高溫穩定性(xing)(xing)(xing)(xing),雖然(ran)常溫下(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)(de)強度(du)僅(jin)是天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠或某些合成(cheng)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)(de)一半,但在200℃以上的(de)(de)高溫環境下(xia),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠仍能(neng)(neng)保持一定的(de)(de)柔韌(ren)性(xing)(xing)(xing)(xing)、回彈性(xing)(xing)(xing)(xing)和表(biao)面(mian)硬度(du),且力學(xue)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)無明顯變化(hua)。(2)低溫性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠的(de)(de)玻璃化(hua)溫度(du)一般為-70~-50℃,特殊配(pei)方可達(da)-100℃,表(biao)明其低溫性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)異(yi)。這對(dui)航(hang)空、宇航(hang)工業的(de)(de)意義(yi)重大。(3)耐(nai)(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠中(zhong)(zhong)Si-O-Si鍵對(dui)氧、臭氧及(ji)紫外線等十分穩定,在不(bu)加(jia)(jia)任何添(tian)加(jia)(jia)劑(ji)的(de)(de)情況下(xia),就(jiu)具(ju)有(you)優(you)良的(de)(de)耐(nai)(nai)候(hou)性(xing)(xing)(xing)(xing)。(4)電(dian)(dian)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠具(ju)有(you)優(you)異(yi)的(de)(de)絕緣性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng),耐(nai)(nai)電(dian)(dian)暈性(xing)(xing)(xing)(xing)和耐(nai)(nai)電(dian)(dian)弧性(xing)(xing)(xing)(xing)也(ye)非(fei)常好。(5)物理(li)(li)(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠常溫下(xia)的(de)(de)物理(li)(li)(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)比(bi)通用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠差,但在150℃的(de)(de)高溫和-50℃的(de)(de)低溫下(xia),其物理(li)(li)(li)機械性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)優(you)于通用橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠。(6)耐(nai)(nai)油及(ji)化(hua)學(xue)試(shi)劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)。普通硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠具(ju)有(you)中(zhong)(zhong)等的(de)(de)耐(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)溶(rong)劑(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。(7)氣(qi)體(ti)透(tou)(tou)過性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。室溫下(xia)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠對(dui)空氣(qi)、氮、氧、二氧化(hua)碳等氣(qi)體(ti)的(de)(de)透(tou)(tou)氣(qi)性(xing)(xing)(xing)(xing)比(bi)天然(ran)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠高出(chu)30-50倍。(8)生理(li)(li)(li)惰性(xing)(xing)(xing)(xing)。硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠無毒(du),無味,無嗅,與人體(ti)組織不(bu)粘連,具(ju)有(you)抗凝血作用,對(dui)肌體(ti)組織的(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)非(fei)常少。特別適合作為醫用材料。
硅橡膠的用量(liang)
據中國汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工業(ye)(ye)(ye)(ye)協(xie)會統(tong)計,2012年(nian),汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)產(chan)銷分別(bie)達到1927.18萬輛(liang)和1930.64萬輛(liang),同比分別(bie)增(zeng)長4.63%和4.33%,汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工業(ye)(ye)(ye)(ye)硅(gui)橡(xiang)膠的(de)(de)用(yong)(yong)量約達2.0萬t。根據觀研天下的(de)(de)新研究,增(zeng)加有機硅(gui)材料在汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)零(ling)部件方面的(de)(de)用(yong)(yong)量,可(ke)以大幅度(du)提(ti)高汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)的(de)(de)安全性能,因(yin)此,汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)產(chan)量和單車(che)(che)用(yong)(yong)量水平的(de)(de)提(ti)高都將(jiang)推動汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)工業(ye)(ye)(ye)(ye)對硅(gui)橡(xiang)膠需求的(de)(de)增(zeng)加。國家鼓勵(li)自主(zhu)品(pin)(pin)(pin)牌(pai)(pai)的(de)(de)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)發展(zhan),關鍵汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)零(ling)部件實現(xian)自主(zhu)化,《2012年(nian)度(du)黨政(zheng)機關公務(wu)用(yong)(yong)車(che)(che)選(xuan)用(yong)(yong)車(che)(che)型(xing)目(mu)錄(征求意見稿)》為自主(zhu)品(pin)(pin)(pin)牌(pai)(pai)擴(kuo)大在政(zheng)府采購(gou)的(de)(de)市場份額(e),為改變目(mu)前國內政(zheng)府采購(gou)以合資品(pin)(pin)(pin)牌(pai)(pai)產(chan)品(pin)(pin)(pin)為主(zhu)的(de)(de)局面提(ti)供了保障。促進(jin)自主(zhu)品(pin)(pin)(pin)牌(pai)(pai)發展(zhan),國產(chan)汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)業(ye)(ye)(ye)(ye)的(de)(de)繁榮將(jiang)為汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)膠的(de)(de)應用(yong)(yong)提(ti)供有力(li)保障。預測未來3年(nian),我國室溫硫化硅(gui)橡(xiang)膠在汽(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)行業(ye)(ye)(ye)(ye)將(jiang)以年(nian)均20%增(zeng)長。
此(ci)外,硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)是(shi)重要的(de)非石油(you)基(ji)合(he)成橡(xiang)膠(jiao),約占非石油(you)基(ji)合(he)成橡(xiang)膠(jiao)消(xiao)費量的(de)98%。但因為石油(you)價(jia)(jia)格(ge)(ge)的(de)大(da)幅上漲,同時我國(guo)(guo)在硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)關鍵原(yuan)料有(you)機(ji)硅(gui)單體(ti)的(de)生產技術方面取得突破(po),有(you)機(ji)硅(gui)單體(ti)的(de)生產技術在2005年前被幾(ji)家跨國(guo)(guo)公司壟斷,但目前我國(guo)(guo)已(yi)發展成為全球有(you)機(ji)硅(gui)單體(ti)第1大(da)國(guo)(guo),這2個(ge)方面原(yuan)因使硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)價(jia)(jia)格(ge)(ge)從2011年起(qi)開(kai)始低于石油(you)基(ji)合(he)成橡(xiang)膠(jiao),僅約為大(da)宗石油(you)基(ji)橡(xiang)膠(jiao)的(de)80%~90%,成為廉價(jia)(jia)的(de)合(he)成橡(xiang)膠(jiao),并(bing)開(kai)始大(da)規模替代石油(you)基(ji)合(he)成橡(xiang)膠(jiao)。這將極大(da)拓(tuo)展有(you)機(ji)硅(gui)產業的(de)市場空間(jian),同時將帶動硅(gui)油(you)、硅(gui)烷偶聯(lian)劑和硅(gui)樹脂等其他有(you)機(ji)硅(gui)產品(pin)的(de)消(xiao)費。